Bài giảng Lập trình C: Lập trình hướng đối tượng

Nội dung text: Bài giảng Lập trình C: Lập trình hướng đối tượng

1. LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG 1. Khai báo lớp 2. Tạo đối tượng sử dụng lớp 3. Sử dụng các thành viên static (phương thức và thuộc tính) 4. Truyền tham số kiểu ref, out, params 5. Nạp chồng phương thức, toán tử 6. Đóng gói dữ liệu với thuộc tính, các thuộc tính chỉ đọc 7. Indexer 8. Thực thi giao diện khả so sánh để sắp xếp một mảng đối tượng thuộc một lớp bất kỳ 1
2. Khái niệm lớp - Lớp dùng để định nghĩa các thực thể có cùng chung các thuộc tính và các hành vi - Đối tượng (object) là thực thể của một lớp. Tất cả các object của một lớp có đầy đủ các thuộc tính và hành vi được định nghĩa bởi lớp đó. 2
3. CÁC TÍNH CHẤT CỦA LẬP TRÌNH HĐT • Tính đóng gói • Trừu tượng • Kế thừa • Đa hình 3
4. Abstraction 5
5. Encapsulation 6
6. Inheritance 7
7. Polymorphism 8
8. Access Modifiers • public • protected • private • internal 9
9. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA LỚP – Các thuộc tính: các đặc trưng mô tả đối tượng – Các phương thức: Các thao tác mà đối tượng có thể thực hiện – Định nghĩa một lớp public class Sinhvien { Các thuộc tính Các phương thức của lớp } - Tạo thể hiện của một lớp: Để truy cập được các thành phần dữ liệu và phương thức của lớp, ta phải tạo đối tượng của lớp đó. + Ví dụ: Sinhvien s1 = new Sinhvien(); 10
10. Các thành phần cơ bản của lớp - Phương thức là các hàm được khai báo trong lớp, được sử dụng để thao tác với các biến của lớp. Hàm có thể có các tham số, có giá trị trả về hoặc không. Phương thức thể hiện các hành vi của lớp. Các phương thức có thể được gọi bởi đối tượng của lớp định nghĩa phương thức đó. 11
11. Tạo phương thức - Cú pháp: [access modifier] return_type method_name ([list of parameters]) { // body of method } - Lưu ý: + Tên phương thức không thể là từ khóa của C# + Không chứa các ký tự spaces + Không thể bắt đầu bằng 1 số + Có thể bắt đầu bằng ký tự _ hoặc @ 12
12. Gọi phương thức - Có thể gọi một phương thức trong lớp bằng việc tạo một đối tượng của lớp. Gọi phương thức theo cú pháp sau: object_name.MethodName(list of parameter). ? - Nếu các phương thức được gọi bởi các phương thức khác trong lớp. Chỉ cần dùng tên lớp và các tham số truyền vào phương thức. - Trong C# các phương thức luôn được gọi từ phương thức khác. 13
13. Ví dụ public class SinhVien { private string hoten, quequan; private DateTime ngaysinh; public SinhVien (string hoten, string quequan, DateTime ngaysinh) { this.hoten = _hoten this.ngaysinh = _ngaysinh this.quequan = _quequan } private int TinhTuoi() { return DateTime.Now.Year - ngaysinh.Year } public void ThongTinSV() { string info = ""; info = info + "Họ và tên:".PadRight(12) + hoten + "“; info = info + "Quê quán:".PadRight(12) + quequan + "“; info = info + “Tuổi:".PadRight(12, " ") + TinhTuoi().ToString(); Console.WriteLine(info); } } 14
14. Các thuộc tính của lớp - Lớp SinhViên có các thuộc tính thành phần: hoten, ngaysinh, quequan. - Hàm tạo (Contructor): Được gọi khi khởi tạo một đối tượng của lớp. - Hàm huỷ. - Các phương thức: TinhTuoi, ThongTinSV - Định nghĩa truy cập các thuộc tính có thể sử dụng: private, protected, public, internal. - Lớp là kiểu dữ liệu tham chiếu, khi khai báo giá trị mặc định các đối tượng của lớp là null. Trước khi dùng biến 15
15. Hàm tạo (contructor) - Hàm tạo là một phương thức đặc biệt của lớp, dùng để tạo một đối tượng mới. Chương trình sẽ cấp phát bộ nhớ cho đối tượng sau đó gọi đến hàm tạo - Contructor dùng để khởi tạo các biến thành viên của lớp. - Đặc điểm hàm tạo: + Tên hàm tạo bắt buộc trùng tên lớp. + Không có giá trị trả về tường minh. + Không cho kế thừa. 16
16. Chồng các hàm, nạp chồng toán tử - Chồng các hàm: Dùng cùng một tên để định nghĩa các hàm khác nhau. Các hàm được nạp chồng phải khác nhau về đối số (số lượng, kiểu dữ liệu). - Ví dụ: - Nạp chồng toán tử: để thực hiện các phép toán trên kiểu dữ liệu không chuẩn. Như +, - , * , - Cú pháp public static kiểu trả về operator toán tử (các tham số) { // các lệnh - Từ khóa định nghĩa truy cập phải là } public và phương thức kiểu static. - Toán tử có bao nhiêu ngôi thì trong phương thức nạp chồng có bấy nhiêu tham số 17
17. Các toán tử có thể nạp chồng Các toán tử Khả năng nạp chồng +, -, !, ~, ++, , These unary operators can be overloaded. true, false +, -, *, /, %, &, |, ^, These binary operators can be overloaded. > ==, !=, , = The comparison operators can be overloaded (but see the note that follows this table). &&, || The conditional logical operators cannot be overloaded, but they are evaluated using & and |, which can be overloaded. [] The array indexing operator cannot be overloaded, but you can define indexers. () The cast operator cannot be overloaded, but you can define new conversion operators (see explicit and implicit). +=, -=, *=, /=, %=, Assignment operators cannot be overloaded, but +=, for &=, |=, ^=, >= =, ., ?:, ->, new, is, These operators cannot be overloaded. sizeof, typeof 18
18. Ví dụ về nạp chồng toán tử - Nạp chồng toán tử chuyển kiểu + Chuyển kiểu ngầm định class Digit { public Digit(double d) { val = d; } public double val; // other members // User-defined conversion from Digit to double public static implicit operator double(Digit d) { return d.val; } // User-defined conversion from double to Digit public static implicit operator Digit(double d) { return new Digit(d); } } 19
19. Ví dụ về nạp chồng toán tử - Chuyển kiểu tường minh - Có 2 lớp biểu diễn nhiệt độ Celsius và Farenheit. 2 lớp có đều có thuộc tính public là degrees. public static explicit operator Celsius(Farenheit f) { return new Celsius((5.0f/9.0f)*(f.degrees-32)); } - Sử dụng chuyển kiểu tường minh Fahrenheit f = new Fahrenheit(100.0f); Celsius c = (Celsius)f; 20
20. ĐÓNG GÓI DỮ LIỆU VỚI THUỘC TÍNH - Thuộc tính cho phép truy cập các thành phần dữ liệu bên trong lớp thay vì thông qua truy cập qua các biến thành viên. - Cấu trúc public string Hoten_SV { get { return hoten;} // ‘ Truy cập lấy dữ liệu set //‘ Thiết lập dữ liệu { hoten = value;} } + value là giá trị được gán vào cho thuộc tính. (Phân tích tính đóng gói). 21
21. Indexer - Sử dụng indexer cho phép tạo một lớp có hành động giống như “mảng ảo”. Đối tượng của lớp có thể dùng toán tử chỉ mục [] để truy nhập các thuộc tính của nó. - Cú pháp [access modifier] kiểu dữ liệu this[int id1, int id2, ] // các chỉ mục id1, id2, là kiểu nguyên (int, long). { get { // các lệnh trong get } set { // các lệnh trong set } } 22
22. Từ khóa static, this - Sử dụng định nghĩa static để khai báo thành viên static. Thành viên static thuộc về kiểu của chính lớp đó, không thuộc về một đối tượng cụ thể. Định nghĩa static có thể được sử dụng với classes, fields, methods, properties, operators, events, và constructors, nhưng không được sử dụng với indexers, destructors hoặc các dạng khác ngoài lớp. - Để gọi các thành viên public static, phải gọi qua tên lớp. - Ví dụ: - Từ khóa this : dùng để chỉ bản thân lớp. 23
23. Từ khóa partial - Từ C# 2005 trở lên, sử dụng từ khóa partial có thể viết lớp ở nhiều tập tin khác nhau. - Ví dụ: • Lưu trong file Class1.cs namespace PartialClassProject { partial class clsCommon { int i = 10; int j = 20; public int sum() { return i + j; } } } 24
24. Lưu trong file Class2.cs namespace PartialClassProject { partial class clsCommon { public int multiple() { return i * j; } } } - Nếu khai báo 2 phần khác namespace? - Mục đích việc viết lớp ở nhiều file ? 25
25. Hủy đối tượng - C# có cơ chế thu dọn rác (garbage collection) – phương thức hủy ngầm định do đó không cần phải khai báo tường minh phương thức hủy. Tuy nhiên khi thao tác với các mã lệnh, tài nguyên không được quản lý thì phải viết tường minh phương thức hủy. - Cú pháp: ~ tên lớp { // các lệnh thực hiện } 26
26. Phương thức Dispose - Khi thao tác với các tài nguyên không được quản lý như khi xử lý các handle của tập tin và muốn đóng hay giải phóng nhanh chóng bất cứ lúc nào. Với những lớp thực thi giao diện IDisposable, sử dụng phương thức Dispose để thực hiện công việc giải phóng tài nguyên. - Ví dụ string filename=""; OpenFileDialog ofd = new OpenFileDialog(); if (ofd.ShowDialog()== DialogResult.OK) filename = ofd.FileName; ofd.Dispose(); 27
27. Truyền tham số, ref, out, params - Truyền tham trị: Một đối tượng có kiểu là giá trị được truyền vào cho phương thức thì nó tạo ra bản sao đối tượng được truyền vào cho phương thức. Khi phương thức thực hiện xong thì đối tượng này bị hủy. - Truyền tham chiếu: Sử dụng từ khóa ref để truyền tham số, biến sẽ được truyền trực tiếp cho tham số đó. - Từ khóa out dùng để truyền biến kiểu tham chiếu, nhưng không yêu cầu khởi tạo biến trước khi truyền vào. Trong phương thức có truyền tham số kiểu out thì bắt buộc biến phải được gán trong phương thức. - Ví dụ: 28
28. Bài 7: Kế thừa, ghi đè và đa hình • Vấn đề sử dụng lại • Kế thừa • Nghiêm cấm kế thừa • Từ khóa base • Ghi đè • Tính đa hình 29
29. Sử dụng lại • Tồn tại nhiều loại đối tượng có các thuộc tính và hành vi tương tự hoặc liên quan đến nhau: – Person, Student, Manager, • Xuất hiện nhu cầu sử dụng lại các mã nguồn đã viết – Sử dụng lại thông qua copy – Sử dụng lại thông qua cơ chế “kế thừa” 30
30. Sử dụng lại • Copy mã nguồn – Tốn công, dễ nhầm – Khó sửa lỗi do tồn tại nhiều phiên bản 31
31. Kế thừa • Dựa trên quan hệ is_a • Thừa hưởng lại các thuộc tính và phương thức đã có • Chi tiết hóa cho phù hợp với mục đích sử dụng mới – Thêm các thuộc tính mới – Thêm hoặc hiệu chỉnh các phương thức 32
32. Kế thừa • Khai báo một lớp là lớp con của lớp khác (kế thừa). Lớp cha gọi là lớp cơ sở, lớp con gọi là lớp dẫn suất. • Có hai loại kế thừa trong C#: đơn kế thừa và đa kế thừa . 33
33. Đơn kế thừa • Để kế thừa từ lớp cơ sở bạn dùng dấu : theo mẫu sau class Class1 {public Class1 () {//Constructor } } class Class2 : Class1 {public Class2 () {//Constructor } } 34
34. Đa kế thừa class Class1 {public Class1 () {//Constructor} } interface IGiaodien1 {//Members } interface IGiaodien2 {//Members } class Class2:Class1,IGiaodien1,IGiaodien2 {public Class2 () {//Constructor} } - Lưu ý: C# không cho kế thừa đa lớp 35
35. Các ví dụ về kế thừa • InheritanceProject: – Lớp BaseClass có hai phương thức trả về danh sách ổ đĩa và danh sách thư mục. – Lớp InheritClass kế thừa lớp BaseClass có mở rộng thêm phương thức trả về danh sách tệp tin. 36
36. Nghiêm cấm kế thừa • Một lớp được khai báo với từ khoá sealed ngay trước từ khóa class thì sẽ nghiêm cấm các lớp khác kế thừa nó. • Xem SealedProject – trình biên dịch sẽ báo lỗi. sealed class Class1 {public string[] Drives() { return Directory.GetLogicalDrives(); } } class Class2:Class1 {public string[] ShowFiles(string strPath) { return Directory.GetFiles(strPath); } } 37
37. Sealed Classes and Sealed Methods • Sealed classes – Nghiêm cấm các lớp kế thừa từ nó. • Sealed methods – Không cho phép định nghĩa lại hoặc ghi đè trong lớp con. – Chỉ sử dụng sealed cho phương thức ghi đè phương thức hoặc thuộc tính ảo trong lớp cơ sở. – Ví dụ: 38
38. Kế thừa và Constructor • Lớp dẫn xuất kế thừa mọi thuộc tính và phương thức của lớp cơ sở • Không kế thừa phương thức khởi tạo • Có hai giải pháp gọi constructor của lớp cơ sở – sử dụng constructor mặc định – gọi constructor của lớp cơ sở một cách tường minh 39
39. Từ khóa base • Từ khóa base được sử dụng để truy cập các thành viên của lớp cơ sở từ lớp dẫn xuất. • Sử dụng từ khóa base để gọi constructor của lớp cơ sở • Sử dụng từ khóa base để gọi phương thức của lớp cở sở • Sử dụng từ khóa base để gọi thuộc tính của lớp cơ sở 40
40. Gọi constructor của lớp cơ sở • Việc khởi tạo thuộc tính của lớp cơ sở nên giao phó cho constructor của lớp cơ sở • Sử dụng từ khóa base để gọi constructor của lớp cơ sở – Constructor của lớp cơ sở bắt buộc phải được thực hiện đầu tiên – Nếu lớp cơ sở không có constructor mặc định thì bắt buộc phải gọi constructor tường minh 41
41. Gọi Constructor của lớp cơ sở class BaseClass { private string strPath; public BaseClass() { strPath = "C:\\"; } public BaseClass(string Path) { strPath = Path; } } class CallConstructorOfBaseClass : BaseClass { private string stPath1; public CallConstructorOfBaseClass() : base("D:\\") {} public CallConstructorOfBaseClass(string Path) : base() {stPath1 = Path ; } } 42
42. Gọi phương thức của lớp cở sở class CallMethodOfBaseClass : BaseClass { public string[] Show() { return base.ShowFolders(); } } 43
43. Gọi thuộc tính của lớp cơ sở class CallPropertyOfBaseClass: BaseClass { public string[] Show() { base.Path = "C:\\"; return base.ShowFolders(); } } 44
44. Từ khóa new và override • Từ khóa new được sử dụng để chỉ ra rằng người lập trình đang tạo ra một phiên bản mới cho phương thức (thuộc tính, ) bên trong lớp dẫn xuất. • Từ khóa override dùng để thay đổi các thành viên ảo (virtual) hoặc trừu tượng (abstract), như: method, property, indexer hay biến cố đã được khai báo trong lớp cơ sở. 45
45. Tính đa hình • Có hai cách thức để thực hiện việc kế thừa. – Một là sử dụng lại mã nguồn. – Hai là trong khi đi xây dựng lớp mới chúng ta có thể kế thừa các lớp trước đó. • Cách sử dụng thứ hai chứng tỏ được sức mạnh to lớn của việc kế thừa đó là tính đa hình (polymorphism). 46
46. Tính đa hình • Do một ListBox là một Window và một Button cũng là một Window, chúng ta mong muốn sử dụng cả hai kiểu dữ liệu này trong tình huống cả hai được gọi là Window. 47
47. Phương thức đa hình • Để tạo một phương thức hỗ tính đa hình, chúng ta cần phải khai báo khóa virtual trong phương thức của lớp cơ sở. • Các lớp dẫn xuất muốn phủ quyết các phương thức ảo thì dùng từ khóa override. • Xem Polomorphism1 48
48. Phương thức đa hình • Giả sử lớp cơ sở Window của ví dụ trước được viết bởi một công ty A. Lớp ListBox và RadioButton đươc viết từ những người lập trình của công ty B và sử dụng lớp Window làm lớp cơ sở. • Người lập trình trong công ty B không có hoặc có rất ít sự kiểm soát về những thay đổi trong tương lai đối với lớp Window do công ty A phát triển. • Giả sử nhóm lập trình của công ty B quyết định thêm một phương thức Sort( ) vào lớp ListBox: public class ListBox : Window { public virtual void Sort( ) { .} } 49
49. Phương thức đa hình • Việc thêm vào vẫn bình thường cho đến khi công ty A, tác giả của lớp cơ sở Window, đưa ra phiên bản thứ hai của lớp Window. Và trong phiên bản mới này những người lập trình của công ty A đã thêm một phương thức Sort ( ) vào lớp cơ sở Window: public class Window { // public virtual void Sort( ) { .} } 50
50. Phương thức đa hình • Nếu một phương thức ảo Sort( ) được trình bày trong lớp Window, thì khi thực hiện hành vi của lớp Listbox không thay đổi. • Tuy nhiên khi biên dịch lại, thì trình biên dịch sẽ đưa ra một cảnh báo giống như sau: \class1.cs(54, 24): warning CS0114: ‘ListBox.Sort ( )’ hides inherited member ‘Window.Sort()’. To make the current member override that implementation, add the override keyword. Otherwise add the new keyword. 51
51. Giao diện interface và ý nghĩa - Nội dung: + Hiểu mục đích của các Interfaces. + Định nghĩa một Interface. + Sử dụng một Interface. + Hiện thực kế thừa từ interface. - Interface: một interface trông giống như một lớp nhưng không thực hiện. Nó chỉ định nghĩa các events, indexers, methods hoặc properties. Các lớp hoặc struct có thể kế thừa từ interface. Tất cả các lớp (hoặc struct) kế thừa từ interface đều phải thực thi toàn bộ các thành viên trong interface. Không có bất kỳ đối tượng nào được tạo trực tiếp từ interface. 52
52. Ý nghĩa của interface - Sức mạnh to lớn của interface giống như kỹ thuật plug and play, các thành phần có thể thay đổi trong tương lai, các thành phần thay đổi nếu cùng hiện thực một interface, nó vẫn có thể được sử dụng mà không cần mở rộng chương trình. - Một interface có thể được kế thừa từ interface khác. Nó được hiện thực bởi class hoặc struct. 53
53. Ví dụ về interface và hiện thực interface từ lớp - interface ISampleInterface { void SampleMethod(); } class ImplementationClass : ISampleInterface { public void SampleMethod() { // Method implementation. } // Hoặc cũng có thể viết //// Explicit interface member implementation: //void ISampleInterface.SampleMethod() //{ // // Method implementation. //} } 54
54. Các giao diện mẫu thông dụng - Giao diện khả tuần tự hóa - System.Runtime.Serialization.ISerializable: có thể dễ dàng lưu trữ vào đĩa, truyền qua mạng hoặc chuyển giá trị qua lại giữa các miền ứng dụng. - Giao diện khả sao chép - System.ICloneable: Cung cấp cơ chế tạo bản sao cho các đối tượng của lớp. - Giao diện khả so sánh - System.Collections.IComparer: Cung cấp cơ chế so sánh kiểu tùy biến, cho bạn dễ dàng sắp xếp mảng đối tượng này. - Giao diện khả liệt kê - System.IEnumerable: - Giao diện khả hủy - System.IDisposable ( Tham khảo: các giải pháp lập trình C#) 55
55. Giao diện khả sao chép - Có nhu cầu sao chép các đối tượng: + Sao chép khi truyền tham số để tránh sửa đổi đối tượng gốc - Làm thế nào để sao chép đối tượng mà không biết rõ kiểu (lớp) thực sự của nó? + Sử dụng copy constructor? – Trong C# không hỗ trợ. + Sử dụng phương thức copy? Lớp C cho phép sao chép các đối tượng của nó thì C phải thực thi giao diện khả sao chép. -Sử dụng: + Hiện thực giao diện khả sao chép System.ICloneable + Thực thi phương thức Clone: giá trị trả về là 1 object là kết quả của sao chép đối tượng. 56
56. Local copy public class Point2D : ICloneable { double x, y; public object Clone() { return new Point2D(x, y);// MemberwiseClone(); } public Point2D(double x, double y) { this.x = x; this.y = y; } public double X { get { return x; } set { x = value; } } public double Y { get { return y; } set { y = value; } } public override string ToString() { return x.ToString() + "," + y.ToString(); } } - So sánh nếu kết quả sao chép trong 2 trường hợp: Point2D hiện thực giao diện khả sao chép và không hiện thực giao diện khả sao chép. 57
57. Sử dụng giao diện IComparable - Hiện thực giao diện System.IComparable +Thực thi phương thức int CompareTo(Object other); - Hiện thực giao diện System.Collections.IComparer + Thực thi phương thức int Compare(object obj1, object obj2) Return Value Description Less than zero This instance is less than value. Zero This instance is equal to value. Greater than zero This instance is greater than value. 58
58. Ví dụ của IComparable - Các lớp hiện thực giao diện khả so sánh có thể sắp xếp mảng bởi phương thức như Array.Sort. - Hiện thực giao diện khả so sánh có thể dùng: System.Collections.IComparer, hoặc System.ICompareable. + Ví dụ: Hiện thực giao diện khả so sánh, sắp xếp mảng sinh viên theo họ tên, theo chiều cao. 59
59. IComparable , IComparer - Để hiện thực giao diện khả so sánh với kiểu dữ liệu xác định trong khi lập trình, có thể dùng các giao diện System. IComparable hoặc System.Collections.IComparer 60
60. - Sắp xếp - Từ khoá override - Index - compare(ByVal obj1 As Object, ByVal obj2 As Object) - Nếu return 1: obj1 obj2 61